Esteves, H.1,2; Gomes, J.1,3; Miranda, R.2; Albuquerque, P.1,4
Resumo:
Pretende-se, com este estudo, avaliar a exposição ocupacional a nanopartículas durante as tarefas executadas em diversos postos de trabalho nos processos produtivos de unidades fabris da indústria cerâmica nacional, analisar os dados recolhidos e procurar compreender a situação específica de exposição ocupacional dos trabalhadores neste sector.
O estudo foi desenvolvido em três diferentes unidades fabris nacionais de produção de cerâmica, uma de produção de sanitários, outra de tijolos refractários e outra de loiça ornamental (pasta vermelha).
Conclui-se que os valores de exposição ocupacional a nanopartículas são elevados em todos os casos e que as nanopartículas são de muito pequena dimensão, com forte capacidade de penetração alveolar e, consequentemente, com forte possibilidade de passarem para a corrente sanguínea, acumulando-se no organismo.
Palavras chave: Nanopartículas; Exposição ocupacional; Indústria cerâmica. Abstract:
The objective of this study is to evaluate the professional exposure to nanoparticles during the tasks performed in various jobs in the manufacturing processes of the national ceramic industry, analyze the collected data and seek to understand the specific situation of occupational exposure of workers in this area.
The study was developed in three different national production plants of ceramic, one of sanitary production, another of refractory bricks and another of ornamental ware (red paste).
It is concluded that the values of occupational exposure to nanoparticles are high in all cases and that the nanoparticles are of very small size, with a strong capacity for alveolar penetration and, consequently, with a strong possibility of passing into the bloodstream, accumulating in the body.
Keywords: Nanoparticles; occupational exposure; Ceramic industry.
1. Introdução
Em 2000, as diretrizes de qualidade do ar da Organização Mundial de Saúde (OMS, 2000), relacionaram os dois indicadores de matéria particulada (PM10 e PM2,5), sendo que, a matéria particulada no intervalo entre os 10 µm e os 2,5 µm corresponde à fração grossa e, é considerada inalável, podendo assim atingir a região torácica (traqueia e brônquios). Já a matéria particulada entre 2,5 µm e 0,1 µm é designada como a fração fina e é considerada respirável, porque pode alcançar a região alveolar (bronquíolos e alvéolos) (Gomes et al., 2017).
Em relação à matéria particulada de diâmetro inferior a 0,1 µm (<100 nm) esta é denominada de fração ultrafina (ou nanopartículas) e tal como a fração fina, considera-se respirável podendo atingir os mesmos órgãos (WHO, 2005; Camner & Bakke, 1980). Assim, e quanto menor for a partícula, maior será a probabilidade de
1 CERENA - Centro de Recursos Naturais e Ambiente / Instituto Superior Técnico – Universidade de Lisboa.
2UNIDEMI, Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa. 3Área Departamental de Engenharia Química, ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa – Instituto Politécnico de Lisboa. 4ESTeSL – Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa.
penetração nas partes mais profundas do aparelho respiratório, ficando assim o indivíduo exposto a níveis mais elevados de oligoelementos e toxinas.
As vias da exposição humana a nanopartículas poderão incluir a inalação, através do tracto respiratório; a absorção, através da pele; a ingestão, através da boca; ou combinações destas vias (Aitken et al., 2004). É muito provável que a via mais importante de exposição humana a nanopartículas seja a inalação (Dowling et
al., 2004). Por esta via, e devido ao seu tamanho e demais características, as
nanopartículas poderão atingir a região alveolar e ter comportamento semelhante ao das partículas finas, dando origem a processos inflamatórios nos pulmões e à subsequente morbi-mortalidade cardiovascular. Por resultados de investigação farmacêutica e de estudos toxicológicos, pode-se concluir que, dependendo das características de tamanho e área superficial, as nanopartículas podem entrar no corpo humano via pulmões e intestinos e são capazes de atravessar a barreira protectora da epiderme, podendo mesmo penetrar para além da derme (Hoet et al., 2004).
Alguns estudos epidemiológicos da população em geral têm demonstrado associações entre a exposição a partículas (poluição atmosférica) e aumento da morbilidade e mortalidade por doenças respiratórias e cardiovasculares (Dockery et al., 1993; Pope, 2000; Pope, 2004). Outros trabalhos têm também, demonstrado efeitos adversos para a saúde associados à exposição a partículas ultrafinas (Peters et al., 1997; Penttinen et al., 2001; Ibald-Mulli et al.,2002; Ruckert, 2006), no entanto, ainda existem incertezas sobre o papel das partículas finas e ultrafinas (nanopartículas) em relação a outros poluentes atmosféricos que causam efeitos adversos para a saúde.
Em estudos com animais verificou-se que as nanopartículas podem entrar na circulação (Nemmaret al., 2002) e translocar para outros órgãos (Stratmeyer et al., 2008; Elder et al., 2006). Permanece desconhecida qual a proporção de partículas depositadas nos pulmões, qual a eliminada pelo sistema macrofágico e qual a que alcança a circulação (Nemmar et al., 2002; Stratmeyer et al., 2008; Elder et al., 2006; Mills et al., 2006).
Relativamente à exposição ocupacional a partículas, alguns estudos citados por Schutle et al. (2016) têm demonstrado efeitos adversos na população trabalhadora tanto, a nível da exposição ambiental a partículas inaláveis como a nível das partículas respiráveis.
Na indústria cerâmica, os trabalhadores podem estar expostos a nanomateriais em todo o processo de produção devido à liberação involuntária de nanopartículas, uma vez que é no local de trabalho onde há maior exposição a maiores concentrações de nanomateriais, exigindo atenção especial a esse tipo de exposição ocupacional (Hristozov & Malsch, 2009).
A exposição ocupacional dos trabalhadores à poeira cerâmica leva à doença pulmonar obstrutiva crónica, sintomas pulmonares e respiratórios reduzidos, como sibilos e falta de ar, tosse seca e bronquite crónica (Trethowan et al., 1995; Jaakkola
et al., 2011; Kargar et al., 2013). Nesta indústria, o número de trabalhadores com
silicose (doença progressiva) é muito elevado. Esta é uma doença ocupacional causada por partículas respiráveis contendo sílica cristalina que se alojam nos pulmões, o tempo de exposição é extremamente importante porque determina o seu período de manifestação (Simões, 2006).
Estas situações de exposição ocupacional são de elevada complexidade e envolvem a componente inerente ao indivíduo, às condições de trabalho e à atividade desenvolvida (Sousa-Uva, 2006); sendo necessário aplicar uma abordagem integrada no processo de diagnóstico, avaliação e gestão do risco, adaptada a cada situação específica (DGS, 2013).
A deficiente evidência científica sobre os efeitos na saúde humana originados pelas nanopartículas tem paralelo na falta de informação sobre parâmetros adequados
para a caracterização dos nanomateriais e, por esta via, para a avaliação dos perigos que eles podem representar para o ambiente e para a saúde humana.
De facto, não é ainda possível classificar as nanopartículas de acordo com os respectivos efeitos na saúde, nem definir parâmetros de referência adequados (por exemplo, massa, contagem de partículas, ou área superficial) que possibilitem uma avaliação comparável de resultados. Isto significa que, a diversos níveis do processo, falta informação indispensável para se poder desenvolver análise de risco abrangente e de qualidade em relação às nanopartículas, daí a pertinência do desenvolvimento deste tipo de estudos.
2. Material e Métodos
Esta investigação teve a duração de um ano de Janeiro a Dezembro de 2017. A recolha de dados foi efectuada entre Setembro e Dezembro. Foram realizadas medições com a duração de uma hora que se considerou ser significativa do processo em causa, durante dois dias em pontos semelhantes relativos à zona de carga de materiais em três tipologias de unidades fabris cerâmicas – sanitários, tijolos refractários e loiça ornamental (pasta vermelha).
A realização do estudo contemplou 4 fases:
o conhecimento dos processos de fabrico;
o levantamento de actividades, postos de trabalho e condições laborais dos ambientes em estudo e a prévia seleção dos pontos de amostragem nas 3 unidades fabris incluindo um ponto exterior (branco);
a realização das medições de exposição ocupacional nos pontos de amostragem seleccionados;
o tratamento e análise de dados efetuado com recurso a Excel.
A recolha de dados foi efetuada com os equipamentos, colocados a uma altura correspondente à zona respiratória dos trabalhadores, numa perspetiva de avaliação do posto de trabalho:
Nanoparticle Surface Area Monitor (NSAM), para determinação de áreas superficiais depositadas no pulmão humano expressas como micrómetros quadrados por centímetro cúbico de ar (µm2/cm3), correspondendo às
regiões traqueobrônquial (TB) ou alveolar (A) do pulmão. O funcionamento do equipamento baseia-se na difusão de cargas eletroestáticas depositadas no aerossol de partículas que é carregado electrostaticamente, seguindo-se a sua deteção por um electrómetro. A amostra é colhida através de uma bomba após passagem num ciclone que retém as partículas com dimensões superiores a 1 µm. Após isto, o fluxo da amostra é dividido em dois:
o um com um caudal de 1 l/min passa por um filtro de carbono, um filtro HEPA e um ionizador que induz cargas positivas nos iões e que, por fim, vai para uma câmara de mistura.
o O outro fluxo com um caudal de 1,5 l/min segue logo para a câmara de mistura onde se mistura com o fluxo ionizado, onde os iões em excesso são removidos por um sistema de aprisionamento de iões. A voltagem do sistema de aprisionamento de iões pode ser alterada de modo a poder-se optar entre o modo traqueobrônquial e o alveolar.
o Para avaliação da exposição a nanopartículas, o equipamento é operado no modo “A”, correspondendo à deposição de partículas na região alveolar do pulmão de um trabalhador de referência de acordo com os modelos da International Commission of Radiological Protection (ICRP) e da American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH).
NanoScan Scanning Mobility Particle Sizer Spectrometer (SMPS), para determinação da distribuição granulométrica de nanopartículas. Este equipamento permite medir a distribuição por tamanhos de partículas ultrafinas entre os 10 e os 420 nm, medição feita através da separação das
partículas com base na sua mobilidade elétrica. O modo de deteção de partículas de um tamanho selecionado é realizado através da utilização de uma tecnologia ótica de deteção que permite aumentar as partículas através da sua condensação num meio isopropanol. A separação das partículas é feita por um Differential Mobility Size Analyzer (DMA). O DMA seleciona as partículas através da distribuição da sua carga elétrica, fazendo-as passar por um campo elétrico onde as partículas de diferentes tamanhos são separadas, e determina o diâmetro de mobilidade elétrica das partículas. A contagem das partículas é feita por um contador de partículas condensadas (CPC) que realiza a contagem das partículas que foram aumentadas através da condensação, passando-as por um feixe laser. A difração da luz das partículas é então detetada por um fotodetector.
Babuc A, para determinação direta de temperatura, velocidade do ar e Humidade Relativa.
Os aparelhos de monitorização, devidamente calibrados à altura da realização das medições, foram colocados de forma a efetuarem as colheitas a cerca de 1,5 m, altura média das fossas nasais.
Em termos de avaliação, a análise estatística de dados teve por base a utilização de software Excel na realização de gráficos comparativos da quantidade, dimensões e acumulação pulmonar das nanopartículas.
3. Resultados
Após análise de dados dos locais de medição verificou-se que era no posto de trabalho na zona da carga de materiais que havia maior libertação de nanopartículas em todas as empresas que realizamos medições, independentemente dos produtos fabricados. Constatada esta situação procurou-se incidir o estudo nestes locais para se detetar qual o pior cenário de exposição a que os trabalhadores estavam sujeitos. A título de exemplo apresenta-se um conjunto de gráficos descritivos das medições realizadas na empresa de produção de tijolos refratários para melhor visualizar os resultados apresentados no quadro 1:
Figura 1 – Número de nanopartículas por tempo no posto de trabalho da carga de materiais. O maior pico verificado diz respeito a colocação de Chamote 0 – 1mm na caixa transportadora. Este material é o que apresenta a menor dimensão da partículas, o que deverá resultar em maiores emissões de nanopartículas.
Figura 2 – Número de nanopartículas por gama no posto de trabalho da carga de materiais
Figura 3 – Número de nanopartículas por tempo vs acumulação pulmonar no posto de trabalho da carga de materiais
Com este conjunto de gráficos, obtidos para cada ponto de medição (posto de trabalho), em cada unidade fabril, é possível aferir qual a quantidade de nanopartículas libertada nas tarefas realizadas em cada posto de trabalho, qual a entrada pulmonar que existe associada a cada uma delas, e qual a dimensão das nanopartículas em questão, quer em pico, quer na exposição horária da medição.
Quadro 1 – Resultados das medições realizadas com o Babuc A para o exemplo supracitado.
Tempo Temperatura média Humidade Relativa média Velocidade do ar média Início: 8:20:00h 14,02ºC 71% 0,04m/s Fim: 9:19:00h
Quadro 2 – Resultados gráficos do posto de trabalho na zona da carga de materiais nas três unidades fabris
Medições
Valor mais alto do pico (#/cm3) e respectiva
gama de nanopartículas (nm)
Valor mais alto do acumulado de nanopartículas (#/cm3) e
respetiva gama (nm) Unidade de produção de loiça
sanitária 32.790,55 – 15,4 927.803,74 – 15,4
Unidade de produção de tijolos
refratários 37.212,38 – 15,4 252.002,8 – 15,4
Unidade de produção de loiça
ornamental 93.283,69 – 11,5 1.088.907 – 15,4
4. Discussão
Como se pode verificar pelos resultados obtidos, existe uma elevada libertação de nanopartículas nos postos de trabalho na zona da carga de materiais em todas as unidades de produção de materiais cerâmicos, independentemente da tipologia de materiais produzidos.
É possível verificar que os valores da exposição dos postos de trabalho na zona da carga de materiais assumem valores muito significativos, com exposição a granulometrias muito pequenas de nanopartículas (da ordem de 15 nm), sendo possível a sua entrada no organismo humano por diversas vias, em particular a via respiratória.
Na unidade de produção de loiça ornamental verifica-se que, para além de ser a unidade que apresenta um valor de nanopartículas superior, o maior valor de pico é de uma gama inferior de nanopartículas, maximizando o problema da exposição do trabalhador quando realiza as suas tarefas. Note-se que, de momento, não existem quaisquer valores limite de exposição ocupacional relativos a nanopartículas pelo que não se pode avaliação sobre excedência ou não de valores limite, como acontece no caso de partículas respiráveis e/ou inaláveis. Contudo, uma vez que os valores medidos se apresentam como elevados face aos valores medidos como linha de base, isto aponta para que se venham a considerar medidas de confinação das atividades no sentido de limitar a exposição.
5. Conclusão
Pela análise de resultados podemos concluir que as unidades fabris cerâmicas, em geral, processam materiais muito finos que levam a uma grande libertação de nanopartículas de muito pequenas dimensões (predominando nanopartículas de 11,5 nm e 15,4 nm) com forte capacidade de penetração alveolar e, consequentemente, forte possibilidade de passarem para a corrente sanguínea, acumulando-se no organismo. A maioria das partículas encontradas estão dentro da escala nano, no intervalo compreendido entre as 1-100 nm.
Verifica-se que a exposição dos trabalhadores aos picos elevados de nanopartículas é um problema significativo, já que todos os picos verificados correspondem a nanopartículas de pequenas dimensões. A dimensão das nanopartículas também é manifestamente pequena na exposição diária no posto de trabalho, como se pode verificar pelo valor acumulado nas mesmas.
Existe um problema associado a estas actividades que é a existência de empilhadores a movimentarem-se no interior das unidades. A sua movimentação origina uma ressuspensão das nanopartículas e um aumento da sua permanência no ar. Seria importante saber qual a sua velocidade terminal, o que, tecnicamente, ainda não é possível devido ao desconhecimento sobre a sua massa e área superficial, e daí a pertinência desta tipologia de estudos.
Outro problema verificado encontra-se relacionado com a limpeza das roupas pelos operadores que é, tipicamente, feita com ar comprimido, o que origina picos de libertação de nanopartículas bastante significativos.
Assim, existe uma enorme necessidade de aumentar o tempo das extracções localizadas automatizadas, bem como de redefinir os caudais de extração das mesmas devido à pequena massa que estas nanopartículas apresentam, dificultando assim a sua extração.
Finalmente, pode-se afirmar que a exposição ocupacional a nanopartículas é um risco simultaneamente novo e com tendência para aumentar, o qual pode ser considerado como um risco emergente. Por isso é grande a necessidade de definir metodologias de avaliação de risco adaptadas a estas situações e, assim, contribuir para aumentar os conhecimentos sobre os efeitos na saúde dos trabalhadores expostos a nanopartículas na indústria cerâmica, como base para criar normativas/directrizes contendo valores limites de exposição, com o fim último de reduzir o risco para a saúde humana.
Dada a inexistência de valores limite de exposição a nanopartículas na Legislação, normalização e em entidades como a NIOSH ou a ACGIH torna-se difícil estabelecer qualquer comparação. Dada a inexistência de informação foi realizada uma pesquisa de artigos científicos efetuados na área mas não foram encontrados métodos experimentais passiveis de comparação.
6. Referências
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